Исследование: болезнь Альцгеймера нарушает работу памяти, когда мозг отдыхает
Когда мозг находится в состоянии покоя, он не прекращает свою работу. Напротив, обычно он воспроизводит недавние события, чтобы стабилизировать память. В новом исследовании на животных изучается, как этот процесс воспроизведения изменяется в контексте болезни Альцгеймера. Новое исследование показывает, что болезнь Альцгеймера нарушает процесс воспроизведения недавних событий в мозге во время отдыха.
Примечание: данная статья предназначена для общего ознакомления и образовательных целей. Она содержит краткое изложение научного исследования, представленное доступным языком для широкой аудитории, и не является официальным научным пресс-релизом.
Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, сообщает, что проблемы с памятью у мышей с моделью болезни Альцгеймера связаны с изменениями способа воспроизведения мозгом недавних событий во время отдыха. Исследование проводилось Сарой Шипли, Марко П. Абрате, Робином Хейманом, Деннисом Чаном и Кэсвеллом Барри в нескольких исследовательских подразделениях Университетского колледжа Лондона и Кембриджского университета, включая Исследовательский отдел клеточной и развивающейся биологии УКЛ, Институт неврологии УКЛ, Институт когнитивной нейробиологии УКЛ и Отдел когнитивных и мозговых наук МРЦ при Кембриджском университете. Комбинируя задачи на память с подробными записями отдельных клеток мозга, исследователи изучили, как паттерны мозговой активности во время отдыха связаны с работой памяти.
Исследование было сосредоточено на модели нокаутных мышей (генетически модифицированных лабораторных мышей), у которых развивается амилоидная патология, характерная для болезни Альцгеймера. По словам авторов, эти животные демонстрировали затруднения в выполнении задач, связанных с пространственной памятью, наряду со снижением стабильности «клеток места» гиппокампа – специализированных клеток мозга, которые обычно помогают отслеживать местоположение. Важно отметить, что исследователи обнаружили, что, хотя мозг продолжал воспроизводить недавние переживания во время отдыха, эти паттерны воспроизведения были менее организованными, чем у здоровых животных.
Что исследовали учёные
Исследователи стремились лучше понять, как меняется связанная с памятью активность мозга по мере развития амилоидной патологии, уделяя особое внимание процессам, которые поддерживают стабильность пространственной памяти с течением времени. Вместо того, чтобы измерять только результаты памяти, в исследовании изучалась лежащая в основе нейронная активность, которая помогает поддерживать стабильные представления о пространстве.
Основное внимание было уделено гиппокампу, области мозга, необходимой для навигации и памяти. В здоровом состоянии группы нейронов гиппокампа работают вместе, формируя стабильные карты окружающей среды, и эти карты укрепляются, когда мозг реактивирует недавнюю активность во время периодов отдыха. Авторы исследовали, работает ли этот стабилизирующий процесс по-другому при наличии амилоидной патологии.
Анализируя как поведение, так и нейронную активность, в исследовании изучалось, как изменения в координации и организации активности гиппокампа связаны с выполнением задач на память. Все эксперименты проводились на мышах, и авторы явно формулируют свои выводы как понимание нейронных механизмов в модели на животных, а не как прямое доказательство памяти или когнитивных функций человека.
Как проводилось исследование
Исследование проводилось с использованием нокаутных мышей AppNL-G-F, модели, у которой развивается амилоидная патология, связанная с болезнью Альцгеймера, без искусственного повышения уровня амилоидного белка. В экспериментах участвовали восемь мышей с этой патологией и девять здоровых мышей того же возраста. Всех животных обучили ориентироваться в знакомом лабиринте с восемью ответвлениями, задача, которая обычно используется для тестирования пространственной памяти.
Пока мыши исследовали лабиринт, а затем отдыхали, учёные регистрировали активность мозга с помощью крошечных имплантированных электродов. Эти записи фиксировали сигналы от около ста отдельных нервных клеток в определённой области гиппокампа, участвующей в памяти и навигации. Такой подход позволил исследователям наблюдать как за поведением животных, так и за реакцией отдельных клеток мозга с течением времени.
Память оценивалась по тому, как часто мыши возвращались в уже посещённые ветви лабиринта. Одновременно исследователи анализировали стабильность клеток мозга, связанных с памятью, и реактивацию групп клеток во время отдыха. Для этого они применили проверенные аналитические методы, чтобы изучить, насколько хорошо нейроны задействовались, координировались и организовывались во время повторных событий.
В чём новизна этого исследования
В предыдущих исследованиях моделей болезни Альцгеймера в основном измерялась частота повторения событий в памяти, обычно на основе косвенных сигналов. В данном исследовании же изучалось, как на самом деле выглядят эти повторения, путём регистрации активности отдельных клеток мозга.
По словам исследователей, это первая работа, в которой реконструированы последовательности воспроизведения воспоминаний на клеточном уровне в современной модели мышей с нокаутом амилоида и установлена связь между организацией этих паттернов воспроизведения и стабильностью пространственной памяти во время отдыха. Результаты показывают, что качество воспроизведения, а не только его частота, тесно связано с функцией мозга, отвечающей за память.
Ключевые выводы исследования
По мнению исследователей:
- В памяти мышей с моделью болезни Альцгеймера наблюдалось ухудшение. Мыши с амилоидной патологией чаще возвращались к уже исследованным частям лабиринта, чем здоровые мыши, демонстрируя худшую пространственную память во время выполнения задания.
- Клетки мозга, связанные с памятью, были менее стабильны с течением времени. «Клетки места» гиппокампа у этих мышей меняли свои паттерны активности от одного момента к другому. Эта нестабильность была особенно заметна после периодов отдыха, когда клетки места у здоровых мышей обычно становились более стабильными.
- Воспроизведение памяти по-прежнему происходило, но его организация была изменена. Воспроизведение во время отдыха происходило с одинаковой частотой в обеих группах. Однако у мышей с амилоидной патологией меньшее количество событий воспроизведения формировало чёткие, хорошо организованные последовательности, и эти последовательности фиксировали меньшую часть общей активности мозга.
- Во время воспроизведения клетки мозга работали вместе менее эффективно. Отдельные клетки места реже участвовали в событиях воспроизведения, а пары нейронов были менее хорошо скоординированы. Исследователи обнаружили, что худшая организация воспроизведения и более слабая координация клеток были связаны со снижением стабильности клеток места во времени.
Заключения авторов
Исследователи пришли к выводу, что проблемы с памятью у этой модели мышей с болезнью Альцгеймера связаны с тем, насколько хорошо организовано воспроизведение памяти во время отдыха, а не с тем, как часто происходит воспроизведение. Когда клетки мозга не работают вместе скоординированно, представления, связанные с памятью, становятся менее стабильными.
Они подчёркивают, что результаты показывают взаимосвязь, а не прямую причинно-следственную связь. По мнению авторов, нарушение воспроизведения может быть одним из процессов, связывающих амилоидную патологию с изменениями в мозге, связанными с памятью, но необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, почему воспроизведение становится дезорганизованным в первую очередь.
В комментариях, опубликованных ScienceDaily, авторы объясняют, что лучшее понимание этих механизмов мозга может в будущем поддержать исследования, направленные на раннее выявление болезни Альцгеймера, или помочь в проведении исследований, направленных на восстановление нормальной активности памяти во время отдыха. Они также отмечают, что в рамках текущей работы изучается вопрос о том, можно ли влиять на этот процесс воспроизведения с помощью систем нейротрансмиттеров, таких как ацетилхолин – нейромедиатор, который играет ключевую роль в коммуникации нервных клеток и уже широко изучен в исследованиях болезни Альцгеймера.
Информация в этой статье предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является медицинской рекомендацией. По вопросам, связанным с лечением или здоровьем, проконсультируйтесь с профильным специалистом.
Ссылка:
Shipley S., Abrate M.P., Hayman R., Chan D., Barry C. Disrupted hippocampal replay is associated with reduced offline map stabilization in an Alzheimer’s mouse model. Current Biology, 2026. DOI: 10.1016/j.cub.2025.12.061
